امروزه تقریبا برای هر ماده پلاستیکی معمولی و کاربردهای مختلف آن یک ماده بیوپلاستیکی جایگزین وجود دارد. پلاستیک‌هایی که منشا زیستی دارند، زیست تخریب‌پذیرند و یا دارای هر دو خصوصیت هستند بیوپلاستیک نامیده می‌شوند.
این پلاستیک‌ها علاوه بر مزایایی مانند کاهش انتشار کربن به محیط زیست و یا گزینه‌های بیشتری برای مدیریت پسماند، خواصی مشابه پلاستیک‌های معمولی دارند.
بیوپلاستیک‌ها خانواده متنوعی از مواد با خواص متفاوت هستند که در سه گروه اصلی قرار می‌گیرند:
پلاستیک‌هایی که منشاء زیستی و یا زیستی- فسیلی دارند ولی غیر قابل تجزیه هستند، مانند پلی‌اتیلن PE، پلی‌پروپیلنPP یا پلی‌اتیلن ترفتالات PET و...
- پلاستیک‌هایی که هم منشاء زیستی دارند و هم زیست تخریب پذیر هستند، مانند پلی لاکتیک اسید PLA و پلی هیدروکسی آلکانات PHA یا پلی‌بوتیلن ساسینیت PBS؛
- پلاستیک‌هایی که منشاء فسیلی دارند اما قابل تجزیه هستند، مانند پلی بوتیراتPBAT.
خواص مواد بیوپلاستیکی
پلاستیک‌هایی پایداری که منشا زیستی و یا زیستی- فسیلی دارند مانند پلی‌اتیلن، پلی‌اتیلن ترفتالات و یا پلی وینیل‌کلراید زیستی(نیمه زیستی) دارای ویژگی‌هایی کاملا مشابه با نمونه‌های سنتی با منشا فسیلی خود هستند اما با این حال اثرات مخرب کربن بر محیط زیست را کاهش می‌دهند.
بعلاوه در فرآیندهای بازیافت موجود به راحتی بازیافت می‌شوند.
علاوه بر این، مواد جدید مانند PLA و PHA با منشاء مواد سلولزی یا نشاسته‌ای، ویژگی‌های کاملا جدیدی مانند تجزیه زیستی و سازگاری با محیط زیست دارند.
همراه با رشد انواع مواد بیوپلاستیکی، خواصی مانند انعطاف پذیری، دوام، قابلیت چاپ، شفافیت، مقاومت در برابر حرارت، جلا و بسیاری موارد دیگر نیز به طور قابل توجهی افزایش یافته است.
برای مجموعه‌ای گسترده از بیوپلاستیک‌ها می‌توان از تکنولوژی‌های تولید پلاستیک معمولی استفاده کرد.
در حال حاضر، بیوپلاستیک‌ها حدود یک درصد از حدود 320 میلیون تن پلاستیکی که سالیانه تولید میشود را به خود اختصاص می‌دهند. اما با افزایش تقاضا و با وجود پلیمر های زیستی پیچیده، کاربردهای متنوع و محصولات جدید، بازار این پلاستیک‌ها به طور فزاینده‌ای در حال رشد است.
براساس آخرین اطلاعات بازار که توسط انجمن بیوپلاستیک اروپا با همکاری موسسه تحقیقاتی نوا Nova تهیه شده است، ظرفیت تولید بیوپلاستیک در جهان از حدود 2.05 میلیون تن در سال 2017 به حدود 2.44 میلیون تن در سال 2022 افزایش خواهد یافت.
نوآوری در تولید بیو پلیمر ها مانند پلی لاکتیک اسید PLA و پلی هیدروکسی آلکانات‌ها PHA، محرک اصلی رشد در زمینه پلاستیک‌های زیستی و زیست تجزیه‌پذیر است،PHA ها یک خانواده پلیمر ی مهم و در حال توسعه است که در مقیاس تجاری وارد بازار شده و پیش بینی میشود ظرفیت تولید آنها در پنج سال آینده سه برابر شود.
این پلی استرها صد درصد زیستی و زیست تخریب پذیرند و با توجه به نوع ترکیبات شیمیایی، خواص فیزیکی و مکانیکی متنوعی دارند. ظرفیت تولید PLA نیز تا سال 2022 در مقایسه با سال 2017 تا 50 درصد افزایش خواهد یافت PLA .یک ماده با تنوع بالا و ویژگی‌های خاص است و جایگزین بسیار مناسبی برای پلی‌استایرن و پلی‌پروپیلن و آکرینونیتریل بوتادی ان استایرن ABSبه شمار می‌رود.
بیو پلاستیک‌هایی که قابلیت تجزیه شدن به روش زیستی را ندارند، از جمله پلی‌اتیلن زیستی PE و پلی‌اتیلن ترفتالات PETو همچنین پلی آمید های زیستیPA ، در حال حاضر حدود 56 درصد (1.2 میلیون تن) ظرفیت تولید بیوپلاستیک جهانی را تشکیل می‌دهند. به دلیل ظرفیت‌های جدید در آینده اروپا، پیش بینی میشود که رشد تولید PE زیستی ادامه پیدا کند.
با این حال، تمایل برای افزایش ظرفیت تولید PET زیستی، با نرخ پیش بینی شده در سال های قبل، محقق نشده است و به جای آن پلیمر جدید پلی اتیلن فرئونات PEF توسعه یافته است، که انتظار می رود در سال 2020 وارد بازار شود. PEF شباهت زیادی به PET دارد اما 100 درصد زیستی است و علاوه بر اینکه ویژگی‌های منحصر به فردی در دمای بالا دارد، یک ماده ایده‌آل برای بسته‌بندی نوشیدنی، مواد غذایی و غیر غذایی است.
به دلیل استفاده گسترده از پلی‌پروپیلن سنتی در طیف وسیعی از بخش‌های مختلف بازار، انتظار می رود در سال 2022پلی‌پروپیلن زیستی در مقیاس تجاری وارد بازار شود. پلی اورتان زیستی یکی دیگر از گروه های مهم پلیمر ی است که دارای ظرفیت تولید بزرگ با یک بازار هدف قابل توجه است و انتظار می‌رود که به دلیل تطبیق‌پذیری و سازگاری سریع‌تر از بازار پلی‌اورتان معمولی رشد کند.
برنامه های کاربردی و بخش‌های مختلف بازار بیوپلاستیک‌ها:
بیوپلاستیک‌ها در بازارهای زیادی از جمله بسته‌بندی، مواد غذایی، لوازم الکترونیک خانگی، خودرو، کشاورزی/ باغبانی، اسباب بازی، منسوجات و بخش‌های دیگر استفاده می‌شوند. بازار بسته‌بندی با داشتن سهم 60 درصدی (1.2 میلیون تن) از کل بازار بیوپلاستیک، بزرگترین بخش استفاده از بیوپلاستیک‌ها در سال 2017 را به خود اختصاص داده است.
توسعه منطقه‌ای:
اروپا قطب اصلی صنعت بیوپلاستیک است؛ بالاترین رتبه در زمینه تحقیق و توسعه و بزرگترین بازار این صنعت در سراسر جهان متعلق به اروپاست. با توجه به تولید واقعی بیوپلاستیک و توسعه ظرفیت های منطقه‌ای، آسیا مرکز عمده تولید این پلاستیک‌ها به شمار می‌رود. در سال 2017، بیش از 50 درصد از بیوپلاستیک‌ها در آسیا تولید شده اند. تنها حدود 18 درصد یعنی یک پنجم از ظرفیت تولید بیوپلاستیک جهانی در اروپا قرار دارد.
استفاده از زمین:
زمین مورد استفاده برای رشد مواد اولیه تجدید پذیر برای تولید بیوپلاستیک در سال 2017 حدود 0.82 میلیون هکتار بود که این مقدار کمتر از 0.02 درصد از کل زمین تحت کشاورزی جهان است. کل زمین‌های تحت کشت جهان 5 میلیارد هکتار است و 97 درصد آن برای کاشت مواد خوراکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
با وجود پیش‌بینی رشد بازار در پنج سال آینده، سهم استفاده از زمین برای بیوپلاستیک‌ها در حدود 0.02 درصد باقیمانده است. این به وضوح نشان می دهد که بین مواد اولیه تجدید پذیر برای مواد غذایی، خوراک و تولید بیوپلاستیک رقابت وجود ندارد.
